etude de la distribution electrique

ETUDE DE LA DISTRIBUTION ELECTRIQUE
■ Etude de la protection des personnes : régime de neutre.
■ Détermination du courant de court circuit.
■ Dimensionnement du câble de la cogénération.
B1 Etude de la protection des personnes : Régime de neutre
Pour cette partie B on fait référence aux schémas SYNOPTIQUE COURANTS FORTS (Voir partie
présentation).
- Le local est de type humide.
- Le régime de neutre (ou Schéma de Liaison à la Terre) mis en oeuvre dans cette installation est le régime TT.
- Au secondaire du transformateur le neutre est relié à une prise de terre Rn de résistance 22 Ω.
- Coté utilisation toutes les masses métalliques, notamment celle de l’armoire pompe filtration 1 (voir la
flèche page 8), sont reliées à une prise de terre Ru de résistance 22 Ω.
QUESTION n°1 :
Quels sont les principales caractéristiques (avantages, inconvénients…) de ce régime de
Neutre ?
Un défaut franc (résistance de défaut Rd = 0 Ω.) se produit au niveau de l’armoire pompe filtration 1,
c'est-à dire qu’une des phases de son câble d’alimentation rentre en contact avec la masse métallique de
l’armoire.
QUESTION n°2 :
Tracer le schéma équivalent du circuit parcouru par le courant de défaut Id. Placez sur ce
schéma la tension de contact Uc, la masse métallique de l’armoire et la terre.
Calculez le courant de défaut Id.
QUESTION n°3 :
Calculez la tension de contact Uc puis en déduire en combien de temps ce défaut devra-t-il
être éliminé ? (Voir DT B1).
QUESTION n°4 :
Le déclencheur différentiel de D11 a-t-il été bien choisi ? (Justifiez votre réponse).
QUESTION n°5 :
A partir de quelle tension de défaut Uc D11 déclenchera-t-il ? A quelle valeur de la
résistance de défaut Rd cela correspondrait-il ?
QUESTION n°6 :
Dans le cas présent (Rd = 0) la sélectivité des déclencheurs différentiels de D11 de
l’armoire AGBT et du disjoncteur Masterpact de l’armoire AGBT est-elle assurée ?
(Justifiez votre réponse).
B2 Calcul du courant de court-circuit
On souhaite déterminer le courant de court-circuit triphasé en différents points du circuit allant du
transformateur de distribution à l’armoire de pompe de filtration 1.
Ces points sont les suivants :
Point A juste en aval du disjoncteur MASTERPACT de l’armoire AGBT.
Point B juste en aval du disjoncteur D11 de l’armoire TGBT.
Point C à l’extrémité du câble à l’armoire de pompe de filtration 1.
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QUESTION n°7 :
Pour quelle(s) raison(s) est-il nécessaire de connaître le courant de court-circuit dans une
installation électrique ?
QUESTION n°8 :
Calculez, en vous aidant du tableau proposé en bas de la page 4, l’intensité de court-circuit
aux points A, B et C.
Les données sont les suivantes :
- la puissance de court circuit Scc du réseau amont est de 250 MVA ;
- On néglige l’impédance des jeux de barre de l’armoire AGBT et de l’armoire TGBT ;
- On néglige la résistance des pôles des disjoncteurs, la réactance d’un pole est de 0.15 mΩ ;
- La résistivité du cuire est de 22,5 mΩ . mm² / m ;
- La résistivité de l’aluminium est de 36 mΩ . mm² / m ;
- La réactance des câbles unipolaires est de 0,15 mΩ / m par conducteur à diviser par le nombre de
conducteurs en parallèle ;
- La réactance des câbles tripolaires est de 0.08 mΩ / m par conducteur, à diviser par le nombre de
conducteurs en parallèle ;
- On néglige la présence de l’INTERPACT de l’armoire TGBT.
- Rréseau, Xréseau, Rtr et Xtr sont à trouver dans la doc. technique.
Rappel : Icc3 =
QUESTION n°9 :
U 20
3 × ΣR ² + ΣX ²
Quel devra être le pouvoir de coupure du disjoncteur MASTERPACT de l’armoire AGBT
? Quel devra être le pouvoir de coupure du disjoncteur D11 de l’armoire TGBT ?
B3 Dimensionnement du câble de la cogénération
On souhaite vérifier si la section du câble de la cogénération (câble reliant l’alternateur au jeu de barres
de l’armoire TGBT) a été correctement choisie.
Ce câble est un câble unipolaire (mono conducteur), dont l’isolant est du PVC. Il est posé sur une échelle
à câble, la température ambiante peut atteindre 35°C et en fonctionnement normal le facteur de puissance est au
pire égal à 0,93. (Voir Doc. Technique de DT B2 à DT B5 et Synoptique de l’installation électrique courant fort
FOLIO 2).
Rappel :
- In ≥ Ib
- I’z = In / K
- In = courant nominal du dispositif de protection de la canalisation
- Ib : courant d’emploi de la canalisation
- I’z : intensité fictive admissible
- K = K1 × K2 × K3.
QUESTION n°10 : Déterminer la section du câble et comparez-la avec la section effectivement installée. Que
constatez-vous ? Calculer la valeur de la chute de tension uniquement dans ce câble de 150
mm².
QUESTION n°11 : Nous constatons que le câble reliant l’armoire AGBT à l’armoire TGBT à une section de 4
× 240 mm² par phase et que le câble en sortie de transformateur, qui pourtant véhicule une
intensité plus importante, a une section plus faible (4 × 185 mm² par phase).
Quel est l’élément (ou quels sont les éléments) qui peuvent justifier cet état de fait ?
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ETUDE DE LA COMPENSATION DE L’ENERGIE REACTIVE
■ Bilan de puissance de l’installation
■ Détermination de la puissance réactive à compenser
■ Choix de l’armoire de compensation
■ Schéma de raccordement des batteries de condensateur
Rappel : Le cahier des charges impose que la compensation de l’énergie réactive se fasse uniquement par
rapport au départ CTA Bassin, CTA Vestiaires, Pompe filtration 1 et Pompe filtration 2 (dans le
TGBT).
Le groupe fonctionne du 1er novembre au 31 mars, nous n’en tiendrons pas compte pour notre étude.
Tension réseau 400 V.
La puissance des récepteurs générant des harmoniques est de 150 KW.
C1 Bilan de puissance de l’installation
QUESTION n°12 : Etablir le bilan des puissances en complétant le tableau de la page 5.
Utiliser l’annexe synoptique de l’installation électrique courant fort FOLIO 2 pour relever
la puissance active de chaque départ.
Faire apparaître les formules utilisées.
Le cos ϕ est donné pour chaque départ.
QUESTION n°13 : Calculer la puissance active totale (PTOTALE) pour les quatre départs.
QUESTION n°14 : Calculer la puissance réactive totale (QTOTALE) pour les quatre départs.
On prendra pour les questions qui suivent PTOTALE = 431,7 kW et QTOTALE = 350,37 kVAR.
QUESTION n°15 : Tracer (sur la page 5) le triangle des puissances en représentant PTOTALE, QTOTALE et
STOTALE.
Calculer la valeur de STOTALE, la valeur du courant en ligne ITOTAL et celle de tan ϕTOTAL.
C2 Détermination de la puissance réactive à compenser
QUESTION n°16 : Le contrat EDF impose cosϕ = 0,93. Pour améliorer (relever) le cosϕ de notre installation
à cette valeur, des batteries de condensateurs ont été installées.
Calculer la valeur de la puissance réactive Qcondo que devront fournir ces batteries.
Représenter cette valeur sur le triangle des puissance de la page 5.
Représenter SAPRES COMPENSATION sur le triangle des puissance de la page 5 et calculer sa
valeur. Calculer également le courant en ligne ITOTAL APRES COMPENSATION.
QUESTION n°17 : Que pouvez vous dire sur SAPRES COMPENSATION et ITOTAL APRES COMPENSATION par rapport à
STOTALE et ITOTAL ?
En déduire l’intérêt de compenser l’énergie réactive d’une installation électrique.
C3 Choix de l’armoire de compensation
QUESTION n°18 : En supposant que les batteries de compensation ont une puissance de 180 kVAR,
choisissez la compensation et le type qui conviennent.(DT C1).
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QUESTION n°19 : Donner la référence des batteries de compensation (Rectimat 2 de chez Schneider Electric)
ainsi que le disjoncteur préconisé pour ce départ (DT C2).
La régulation de la puissance réactive, agit sur le nombre de gradins de condensateur mis
en service.
Combien de gradins de condensateur possède cette armoire ?
QUESTION n°20 : Le groupe cogénération (alternateur) en fonctionnement, peut fournir au réseau, suivant
son réglage, de la puissance réactive (compensateur synchrone). Sa puissance est de 170
kW sous un cosϕ=0,93.
Quelle est la puissance réactive que le groupe fournit au réseau.
Dans ces conditions, a combien de pourcentage de leur capacité maximum, fonctionneront
les batteries de compensation ?
C4 Schéma de raccordement des batteries de condensateur
QUESTION n°20 : Le régulateur préconisé pour gérer l’armoire de condensateur est le VARLOGIC R12 de
chez Schneider Electric. A l’aide du DT C3, compléter le schéma électrique de câblage de
l’armoire de condensateur (Rectimat 2) et du régulateur (Page 6).
Réponses à la question n°8
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Réponses à la question n°12
Réponses aux questions
n°13 et 14
PTOTAL = . . . . . . . . . . . .
QTOTAL = . . . . . . . . . . . .
Réponses à la question n°15
STOTAL = . . . . . . . . . . . .
ITOTAL = . . . . . . . . . . . .
TAN ϕTOTAL = . . . . . . . .
Réponses à la question n°16
QCONDO = . . . . . . . . . . . .
SAPRES COMPENSATION = . . . . . . . . . . . .
ITOTAL APRES COMPENSATION = . . . . . . .
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DT PR1 : Synoptique de l’installation électrique courant fort FOLIO 1
Câble aluminium
3 (4 × 185) + (4 × 185)
L=4m
MASTERPACT
NT 12 – H1
I∆n = 7 A
A
Câble cuivre
3 (4 × 240) + (4 × 240)
L = 35 m
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DT PR2 : Synoptique de l’installation électrique courant fort FOLIO 2
D11
NS 400 +
ST23SE
I∆n = 300 mA
C
B
cosϕ = 0,93
Câble aluminium
4 (1 × 240) + (1 × 70)
L = 55 m
Câble à
dimensionner
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